CN112397552A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种多模式显示装置被配置为用于提高非定向(公共)观看模式以及一个或多个定向(窄)观看模式的性能。该显示装置包括设置在顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换光学组件。该可切换光学组件包括以下两者之一：包含一种电光材料的可切换视差层或不可切换视差层，不可切换视差层与包含电光材料且配置在不可切换视差层的观看侧的可切换散射装置组合。切换可切换光学组件以在非定向和定向观看模式之间重新配置显示装置。

Description

显示装置
技术领域
本发明大体上涉及显示装置，更具体地，涉及诸如有机发光二极管(OLED)、量子点LED(QLED)和/或micro LED显示装置的顶发射电致发光显示装置。
背景技术
观看者看到的图像取决于视角的多模式显示器在各种应用中发挥作用，在这些应用中，位于不同视角的观看者期望观看不同的图像。一个示例是汽车中的双视角显示器，其中驾驶员和乘客可能希望看到不同的图像(例如，驾驶员在观看导航屏幕的同时乘客观看娱乐内容)。这种多模式显示器的其他应用包括：隐私显示模式，其中轴外观看者无法看到轴上观看者看到的图像内容(或看到与轴上观看者不同的图像内容)；自由立体3D显示器，其中不同的图像分别被发送到一只眼睛和另一只眼睛。
许多这样的多模式显示器在至少两种操作模式之间可操作和切换，包括所有观看者可以观看同一图像的非定向观看或公共观看模式；以及所观看的图像基于观看角度定向观看模式。其中一种定向观看模式是双视角模式，其中在不同的观看角度下所观看的图像是不同的。另一种定向观看模式是单视角模式，其发出仅在狭窄视角范围内可见的单个图像。这样的装置典型地包括光学组件沉积在基板上的分层结构。在“顶发射装置”中，图像光从装置的与基板相对的观看侧发射。在底发射装置中，基板位于观看侧，图像光穿过基板发射。
US8,466,454(Park等，2013年6月18日授权)公开了一种顶发射OLED显示器的示例，该显示器具有位于显示器的封装层之上或之内的“视差肋障壁”以在两个图像之间产生视差。该专利指出，障壁必须位于发射层的0.1μm至10μm之内。每个肋位于发光像素区域之间的边界的正上方。这样的设计不能实现自由立体、隐私或双视角模式。即使使用此设计可以实现这些模式，也无法将显示器切换到无限制的公用或广角模式。
发明内容
本发明涉及一种具有电致发光发射层(如OLED或QLED发射层)的顶发射显示系统，所述电致发光发射层与可切换光学组件组合以实现多种观看模式。该显示系统能够在定向观看模式(如双视角模式或单视角隐私模式)和非定向公共模式之间切换。本发明的实施方式包括一种显示系统，其包含沉积在顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换视差光学组件。
一般地，可切换光学组件可大致归类为两种类型。第一类可切换视差光学组件包括不可切换视差层(例如，不可切换视差障壁)和可切换散射漫射层。第二类可切换视差光学组件包括可切换视差层。与第二类可切换光学组件相比，第一类可切换光学组件的优点在于，使用第一类可切换光学组件来制造具有可切换视角范围的显示设备更容易，因为在电致发光层和视差光学层之间的距离更容易实现适当的小值，从而实现期望的窄视角模式。第二类可切换光学组件相对于第一类可切换视差光学组件的优点在于，具有可切换视角范围的显示装置在广角模式下将更亮，因为第二类可切换光学组件在广角模式下更具透射性。尤其是与第一类可切换光学组件相比，第二类可切换光学组件的广角模式包含更小的非透射区域(或零非透射区域)。
本发明的一个方面是一种多模式显示装置，其被配置为用于提高非定向(公共)观看模式以及一个或多个定向(窄)观看模式的性能。在示例性实施方式中，该显示装置包括设置在顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换光学组件。该可切换光学组件包括以下两者之一：包含一种电光材料的可切换视差层或不可切换视差层，不可切换视差层与包含电光材料且配置在不可切换视差层的观看侧的可切换散射装置相组合。切换可切换光学组件以在非定向和定向观看模式之间重新配置显示装置。
为了实现上述内容和相关目的，本发明则包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本发明的某些说明性实施方式。然而，这些实施方式仅指示可以采用本发明的原理的各种方式中的几种。当结合附图考虑时，根据本发明的以下详细描述，本发明的其他目的、优点和新颖特征将变得显而易见。
附图说明
图1A和1B是示出现有的底发射电致发光显示器的图。
图2A和2B是示出现有的顶发射电致发光显示器的图。
图3定义了一个坐标系，其用于示出在本发明中使用的方向相关术语。
图4定义了与图3标记的面内角
Figure BDA0002625472170000031
有关的坐标系。
图5A、5B和5C是示出本发明的实施方式涉及的通用显示系统的图，以示出可以通过各种实施方式实现的不同观看模式。
图6A是示出显示系统的依赖于角度的模拟亮度分布图，该显示系统包括顶发射电致发光显示器和用于窄视角模式的光学组件。
图6B是示出显示系统的依赖于角度的模拟亮度分布图，该显示系统包括底发射电致发光显示器和用于窄视角模式的光学组件。
图7是示出本发明的实施方式涉及的具有使用不可切换的视差障壁的窄视角模式的顶发射电致发光显示系统的图。
图8A、8B、8C和8D是示出图7的显示系统的配置的图，还包括沉积在不可切换的视差障壁的观看侧上的可切换的散射装置。
图9A、9B、9C和9D是示出在图8A-8D的显示系统中使用的可切换散射装置的示例性配置的图。
图10A和10B是示出了先前实施方式的变型的图，其以更完整的结构结合了位于顶发射电致发光显示器的观看侧的不可切换的视差光学组件和可切换的散射装置。
图11A和图11B是示出根据本发明的实施方式的显示系统的另一配置的图，该显示系统结合了配置在顶发射电致发光显示器的观看侧上的可切换视差光学组件。
图12A和图12B是示出根据本发明的实施方式的显示系统的示例性配置的图，该显示系统包括与一个或多个偏振器结合的可切换视差光学组件。
图13A，13B，13C和13D是示出用于图11A-12B的显示系统中的可切换视差光学组件的示例性配置的图。
图14A和图14B是示出本发明实施方式的包括顶发射电致发光显示器的显示系统的图，该顶发射电致发光显示器与先前的实施方式相比在像素排列上有变化。
图15A和15B是使用一种具有光学组件的装置配置的光学模拟，该光学组件与图14A和14B可比较地配置，其中图15A涉及顶发射装置，图15B涉及底发射装置。
图16是示出本发明实施方式的在显示系统的两个不同空间区域中具有不同视角模式的示例性显示系统的图。
图17是示出了本发明实施方式的示例性显示系统的操作部分的框图，其示出了图像显示控制。
图18A是示出本发明实施方式的显示系统的示例性实施方式的图，其包括粘附到具有光学透明粘结层的顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换视差光学组件。
图18B是示出图18A的实施方式的变型的显示系统的图。
图19A是示出本发明实施方式的显示系统的另一示例性实施方式的图，其包括粘附到具有光学透明粘结层的顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换视差光学组件。
图19B是示出图19A的实施方式的变型的显示系统的图。
图20A是示出本发明实施方式的显示系统的另一示例性实施方式的图，其包括粘附到具有光学透明粘结层的顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换视差光学组件。
图20B是示出图20A的实施方式的变形的显示系统的图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明的实施方式，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。可以理解的是，附图不一定按比例绘制。
电致发光显示器包含受到电信号刺激时发光的电致发光层。电信号通常由两个电极提供，这两个电极可以包括一个阳极和一个阴极。电致发光层可以是有机发光二极管(OLED)层、量子点(QD)层、量子棒(QR)层或发光二极管(LED)层，或它们的组合。通常，对于OLED层、QD层或QR层，电致发光显示器还包含用于将电子和空穴传输到发光层中的电子传输层和空穴传输层，在发光层中它们重新结合以发光。为了图示的简化，这些特定的层从图中省略。LED层可以包含在观看方向上堆叠的多个电致发光层，但是为了图示的简化，在图中仅再次示出单层。
图1A和1B是示出现有的底发射电致发光显示器10a和10b。从箭头所指的观看侧12，底发射电致发光显示器10a/10b包括基板14(可以是玻璃或聚合物材料)、观看侧电极16、电致发光层18、非观看侧电极20以及封装层22。对于LED显示器，可以省略封装层。封装层可以包括有机和/或无机材料的至少两个不同的层；然而，为简单起见，示出了单个封装层。如图1A所示，观看侧电极16可以是阳极，或者如图1B所示，观看侧电极16可以是阴极。相应地，非观看侧电极20可以是如图1A所示的阴极，或者非观看侧电极20可以是如图1B所示的阳极。这种显示系统性能的一个重要方面是从显示器的观看侧最上表面到电致发光层的距离d1。如图1A和1B所示，对于底发射电致发光显示器，距离d1通常为大约50μm，距离d1是从基板14的上表面测量到电致发光层18。通常地，由于视差光学组件的操作方式产生不同模式，用于底发射电致发光显示器的距离d1太大而不能提供高性能的双模式显示器，如下文更详细地描述。
因此，本发明的实施方式采用顶发射配置。图2A和2B是示出现有的顶发射电致发光显示器10c和10d。为了便于比较，相同的层用图1A和1B中的相同的标号标识。从观看侧12开始，顶发射电致发光显示器10c/10d包括封装层22、观看侧电极16、电致发光层18、非观看侧电极20和基板14(也可以是玻璃或聚合物材料)。如图2A所示，观看侧电极16可以是阳极，或者如图2B所示，观看侧电极16可以是阴极。相应地，非观看侧电极20可以是如图2A所示的阴极，或者非观看侧电极20可以是如图2B所示的阳极。类似于底发射装置，顶发射装置的一个重要方面是从显示器的观看侧最上表面到电致发光层的距离d1。如图2A和2B所示，对于顶发射电致发光显示器，距离d2通常为大约10μm，距离d2是从基板22的上表面测量到电致发光层18。通常地，用于底发射电致发光显示器的距离d1适合提供具有视差光学器件的操作以产生不同模式的高性能双模式显示器，如下文更详细地描述。
为便于说明，图3定义了一个坐标系，其用于示出在本公开中使用的方向相关术语。x、y和z轴相互正交。x轴和y轴之间的角被定义为面内角
Figure BDA0002625472170000061
其中术语“面内”更具体是指与LCD装置的平面平行。x轴(或y轴)和z轴之间的角度是相对于显示装置平面的面外角θ。作为参考，描述了可在层内定向的说明性的棒状物体2，还示出了沿z轴的观看方向4。棒状物体2的特征在于长轴和短轴。图4定义了与图3中标识的面内角
Figure BDA0002625472170000071
相关的坐标系。具体地，图4示出了从相对于通用显示装置6的观看位置的角度看关于显示装置的面内角
Figure BDA0002625472170000072
的定位范围。
图5A-5C是示出本发明的实施方式涉及的通用显示系统30的图，以示出可以通过下述各种实施方式实现的不同观看模式。显示装置30具有可切换的视角范围，并且观看侧32由箭头表示。显示装置30从观看侧依次包括切换以产生不同视角模式的可切换光学组件34和顶发射电致发光显示器36。光学组件34优选地与顶发射电致发光显示器36光学接触以防止不必要的反射。光学接触可以通过沉积在顶发射电致发光显示器36和光学组件34之间的粘结层(为简化未示出)。下面结合本发明实施方式的多模式显示系统的各种配置来描述光学组件34的各种实施方式的细节。
图5A示出了第一操作模式，也被称为非定向或公共观看模式，其通过光学组件34被配置成能够从所有合适的视角观看从顶发射电致发光显示器36发射的单个图像(广角图像)。因此，这种模式也被称为广角模式。图5B示出了第二操作模式，也被称为定向双视角模式，其通过光学组件34被配置成能够在第一窄视角范围θ1中观看从顶发射电致发光显示器36发射的第一图像(窄视角图像1)，以及在第二窄视角范围θ2中观看从顶发射电致发光显示器发射的第二图像(窄视角图像2)，其中第一窄视角范围θ1与第二窄视角范围θ2不同。因此，这种模式也可以被称为窄视角模式。图5C是与图5B相比实现不同视角范围的可选窄视角模式。如下所述，通过在不同的操作模式之间切换光学组件34来实现宽视角模式和窄视角模式之间的切换。
如图5B和5C所示，第一视角范围θ1和第二视角范围θ2可以作为显示器的横向距离x的函数变化。改变作为x的函数的视角范围θ1和θ2可以通过改变光学组件34内视差组件相对于顶发射电致发光显示器的像素的间距和/或横向偏移(x位置)来实现。预设光学组件34内视差组件的一个或多个间距以使窄视角模式1的期望角度观看范围θ1和窄视角模式2的期望角度观看范围θ2能够如任意特定应用所期望的那样。
下面进一步详细描述光学组件34的实施方式的具体配置。通常，光学组件34至少包括第一视差光学组件。预先确定顶发射电致发光显示器36的电致发光层和光学组件34的视差光学组件之间的距离d2，以实现宽视角模式和所需窄视角模式之间的切换。距离d2对窄视角图像1和窄视角图像2的角度范围有显著影响。通过使用顶发射电致发光显示器获得的相对较小的值d2使得适合于本发明实施方式的窄视角图像1和窄视角图像2的期望角度范围成为可能。如上所述，经比较通过使用底发射电致发光显示器获得的相对较大的值d1不适用于获得类似的视角。
第一类光学组件34可包括与可切换散射装置组合的不可切换视差光学组件。不可切换视差光学组件可包括视差障壁，该视差障壁可包括彼此交错的透射区域和非透射区域。非透射区域可以是吸收光和/或反射光的视差元件。用于反射光的视差元件可用于增强顶发射电致发光显示器的亮度。不可切换视差光学组件可包括一维圆柱形透镜阵列(微结构透镜阵列)或二维透镜阵列。透镜阵列可以具有非透射区域，其充当配置在单独的透镜元件之间的视差障壁。可切换散射装置可以包括光电材料，例如夹在电极和基板的排列之间的液晶层。可切换散射装置位于不可切换视差光学组件的观看侧上。
不可切换视差光学组件被这样配置，因而在窄视角模式下，可以在第一窄视角范围内观看顶发射电致发光显示器的第一组像素，并且可以在第二窄视角范围内观看顶发射电致发光显示器的第二组像素。在宽视角模式下，可切换散射装置被配置为使从不可切换视差光学组件向观看者透射的光漫射或散射。因此，可以从所有角度观看顶发射电致发光显示器的所有像素，因此广角图像具有100％分辨率。宽视角图像的分辨率高于窄视角图像1和窄视角图像2的分辨率的任一个。在窄视角模式下，可切换散射装置被配置为使从不可切换视差光学组件向观看者透射的光不漫射(即不散射)。因此，可以在第一窄视角范围内观看顶发射电致发光显示器的第一组像素，并且可以在第二窄视角范围内观看顶发射电致发光显示器的第二组像素。窄视角图像1的分辨率可以与窄视图图像2的分辨率相同或不同。
或者，第二类光学组件34可以包括构成可切换视差光学组件的单个部件。可切换视差光学组件可包括具有如上所述的具有类似的透射区域和非透射区域的可切换视差障壁。例如，可切换视差光学组件可以包括透镜的排列，或透镜和视差障壁元件配置在透镜之间。可切换视差光学组件还可以包括电光材料，例如夹在电极和衬底的排列之间的液晶层或电沉积材料。可切换视差光学组件可在窄视角模式和宽视角模式之间切换。
与第二类可切换光学组件相比，第一类可切换光学组件的优点在于，使用第一类型可切换光学组件来制造具有可切换视角范围的显示装置可能更容易，因为在电致发光层和视差光学层之间的距离d2更容易实现适当的小值，从而实现期望的窄视角模式。第二类可切换光学组件相对于第一类可切换视差光学组件的优点在于，具有可切换视角范围的显示设备在广角模式下将更亮，因为第二类可切换光学组件在广角模式下更具透射性。尤其是与第一类可切换光学组件相比，第二类可切换光学组件的广角模式包含更小的非透射区域(或零非透射区域)。
图6A是示出显示系统的依赖于角度的模拟亮度分布图，该显示系统包括顶发射电致发光显示器36和用于窄视角模式的光学组件34。在这个模拟中使用的光学组件包括视差障壁。图6A示出了第一图像(图像1)的第一窄视角观看范围θ1t～50°，以及第二图像(图像2)的第二窄视角观看范围θ2t～50°。在这种情况下，视角范围也可以称为观看窗口。图6A示出了第一图像和第二图像之间相对较大的角度间隔θ12t～60°(即，第一和第二观看窗口之间的相对较大的间隔)。图6A示出在窄视角模式下，第一个人可以在θ1t范围内观看第一窄视角范围内的第一图像，第二人可以在θ2t范围内观看第二窄视角范围内的第二图像。
为了进行比较，图6B是示出显示系统的依赖于角度的模拟亮度分布图，该显示系统包括底发射电致发光显示器和相同的用于窄视角模式的光学组件。对于图6A和6B的两个模拟，底发射电致发光显示器和顶发光电致发光显示器的像素尺寸和像素布局是相同的。在图6B的模拟中使用的组件包括与图6A的模拟中使用的视差障壁相同的视差障壁。图6B示出了第一图像(图像1)的第一窄视角观看范围θ1b～25°，以及第二图像(图像2)的第二窄视角观看范围θ2b～25°。图6B示出了第一和第二图像之间相对较小的角间隔θ12b～40°。
对比图6A和图6B，θ1t显著大于θ1b，θ2t显著大于θ2b，θ12t显著大于θ12b。因此，顶发射电致发光显示器的窄视野模式明显优于底发射电致发光显示器的窄视野模式。窄视角模式下的底发射电致发光显示器的另一个非期望的特征是存在具有多余图像1的另一个角度范围和具有多余图像2的另一个角度范围。多余图像1将视角范围从θ2t减小到θ2b，多余图像2将视角范围从θ1t减小到θ1b。与顶发射电致发光显示器相比，底发射电致发光显示器对于图像1和图像2具有显著更小的视角范围是因为用于底发射电致发光显示器的d1显著大于用于顶发射电致发光显示器的d2(再次参照图1A、1B、2A和2B)。
图7是示出具有窄视角模式的顶发射电致发光显示系统40的图，其中第一图像(图像1)存在第一窄视角观看范围，第二图像(图像2)存在与第一窄视角观看范围不同的第二窄视角观看范围。观看侧方向42如箭头所示。显示系统40从观看侧开始包括视差障壁44和顶发射电致发光显示器46。在本实施方式中，视差障壁44是不可切换的，包括与透射区域50交错的非透射区域48。顶发射电致发光显示器46可比较地配置，如图2A和图2B所示，因此从观看侧开始可以包括：封装层52、观看侧电极54、电致发光层56、非观看侧电极58和基板60。在示例性实施方式中，电致发光层56可以包括具有发射区域61与非发射区域62交错的像素阵列。在此使用的，术语“像素”还可以包括子像素，其可以是具有多个子像素的更宽像素的单个发光区域，例如多色像素(例如，具有红/绿/蓝子像素)。因此，本发明应用的原理同样地应用于像素和子像素，因此这些术语对于当前应用来说是可互换的。
第一图像可以寻址到第一组像素(表示为像素1)，例如属于每个奇数列的像素，并且第二图像可以寻址到第二组像素(表示为像素2)，例如属于每个偶数列的像素。换句话说，第一和第二图像可以在显示器46的垂直(y)方向上交错。顶发射电致发光显示系统40实现图6A所示的亮度分布。因此，在第一窄视角观看范围中的第一图像的分辨率是电致发光显示器46的固有分辨率的50％，并且在第二窄角度观看范围中的第二图像的分辨率也为50％。换言之，本示例中的窄视角模式是双视角模式，其中可以从不同的观看方向观看两个独立的图像，其中第一观看方向包括第一视角范围，第二观看方向包括与第一视角范围不同的第二视角范围。
如上所述，顶发射电致发光显示器46具有电致发光层56，其包括像素阵列，该像素阵列包括与非发射区域62交错的发射区域61。具体地说，每个像素具有孔宽度为a1的发射区域61以及像素间距p1，像素间距p1包括发射区域61和相邻的非发射区域62。可以理解的是，不同颜色的像素可以具有发射区域61的不同孔宽度。本实施方式中的视差障壁44是不可切换的视差障壁，其包括与非透射区域50交错的透射区域48。视差障壁44的视差元件包括具有孔宽度a2的透射区域48和进一步包括相邻的非透射区域50的间距p2。在实现两个图像的双视角显示的实施方式中，视差障壁间距p2可以大约是像素间距p1的两倍，大约在1.8到2.2倍的范围内。视差障壁孔可以在显示器的垂直(y)方向上排列。或者，视差障壁孔可以相对于显示器的边缘以倾斜的方向布置。
图7示出在x方向上重叠视差障壁的公共透射区域48的两个发射像素区域61(像素1和像素2)。如图7所示，将像素1和像素2之间的非发射区域62的第一边缘(图中的左边缘)与最近的透射区域48的第一边缘(左边缘)之间的距离表示为s1。像素1和像素2之间的非发射区域62的第二边缘(右边缘)与透射区域48的第二边缘(右边缘)之间的距离是s2。图7示出了比非发射区域62宽的透射区域48，但是应当理解，透射区域48和非发射区域62可以是相同的宽度，或者透射区域48可以比非发射区域62窄。一般而言，对于所有后续实施方式，发射区域61(在后附图中为126)可以与属于发射显示器的非发射区域62(在后附图中为128)相同的宽度、更窄或更宽。以这种方式，用于不同图像的像素共享视差障壁的公共透射区域。如果s1＝s2，则窄视角模式将关于图6A所示的轴上位置基本上对称。如果s1≠s2，则窄视角模式将关于轴上的位置不对称。
一般来说，s1和s2可以作为在显示装置30上的横向位置x的函数而变化，以使其能够进行例如视点校正。视点校正使得来自显示装置30的不同像素能够被定向到空间中的同一点。例如，可以使用视点校正使得来自显示装置30的左手侧和右手侧的像素都指向观看者。因此，一起使用视点校正与其它显示装置设计参数(例如间距p1和p2、距离d3、孔径a1和a2)以使期望的图像能够被定向到期望的空间区域。通常，s1和s2的值控制视差障壁特征(例如视差障壁的透射孔径或透镜中心)相对于电致发光显示器的像素层特征(例如非发射区域62、128或发射区域61、126)的偏移。
发射区域的宽度a1可以在红色、绿色和蓝色像素之间变化，在这种情况下，视差障壁的透射区域的宽度也可以根据红色、绿色和/或蓝色像素相应地变化。大宽度a2的一个优点是，大的a2使图像更亮，因为透射区域更大。小宽度a2的优点在于，小的a2能够更好地控制观看窗的角度(即，更好地控制可观看图像的角度方向)。因此，a2的宽度可以被优化以能够在第一和第二图像的视角范围的亮度和精度之间进行可接受的折中。
如图7所示，配置为具有透射区域和非透射区域的视差障碍的不可切换视差光学组件44沉积在顶发射电致发光显示器46的观看侧。顶发射电致发光显示器的电致发光层56和不可切换的视差障壁层44之间的距离表示为d3。一般来说，d3是电致发光层和视差光学层之间的距离，其中视差光学层可以是视差障壁、透镜阵列或其组合。与d3相比，电致发光层和视差障壁层的厚度较小，因此图7中的d3的图示不包括电致发光层和视差障壁层的厚度。特别地，不可切换视差光学组件44可以直接沉积在封装层52的顶部。或者，不可切换视差光学组件可沉积在单独的基板(未示出)上，且基板/视差光学组件组合可粘附至封装层的观看侧。基板/视差光学组件组合可与基板的观看侧或视差光学组件的观看侧粘结。用于将部件粘合在一起的任何粘结层的厚度可以最小化。可以选择粘合剂层和/或视差光学基板的厚度来优化距离d3以优化窄视角模式中的视角。
图7所示的结构用于生成图6A所示的光学模拟，其中d2＝d3。对于各种实施方式，距离d3通常是顶发射电致发光显示器的电致发光层和视差障壁层之间的距离。对于随后的实施方式，视差障壁层可以是可切换的或不可切换的。在一些实施方式中，d2＝d3，而在其它实施方式中d3＞d2。在一些实施方式中，d3＝d2+dn，其中dn是配置在电致发光层和视差障壁层之间的层的附加厚度，例如另一基板或粘结层。根据各种实施方式，d3的值足够小以实现期望的角度相关亮度分布(例如，图6A和图15A)。如果值d3太大，则获得非期望的角度相关亮度分布(例如，图6B和图15B)。与底发射电致发光显示器相比，使用顶发射电致发光显示器获得足够小的d3值显然要容易得多，因为d2明显小于d1(见图1A-2B)。
尽管图7中示出了没有图案化的电极层54和58，但是对于显示领域的技术人员来说，应当理解的是，这些电极层中的至少一个以常规方式被图案化，使得可以独立地驱动顶发射电致发光显示器的每个像素(或子像素)。位于发射像素区域的观看侧和视差障壁的透射区域(孔)之间的材料可以具有不同的折射率。例如，封装层可以包括多个不同的层，每个层具有特定的折射率n1、n2、n3到ni(其中i是正整数)。通常，多个层位于顶发射电致发光显示器的发射像素层和视差障壁的孔之间。
一般而言，可采用各种参数范围，在该范围内可实现用于顶发射电致发光显示器的用于双视角模式(如图6A所示)的取决于可接受角度的观看窗口。一般而言，0.1<(d3/p1)<2.5，优选0.8<(d3/p1)<1.7，其中d3是发射像素层和视差障壁层之间的距离，p1是如图7所示的像素的间距。一般而言，0.2<(a2/p1)<1.5，优选0.4<(a2/p1)<1，其中a2是视差障壁孔的宽度。一般而言，0.3<(a1+a2)/p1<1.9，优选0.6<(a1+a2)/p1<1.2，其中a1是发射像素孔的宽度。上述范围可单独使用或以其任意组合来实现用于双视角模式的取决于可接受角度的观看窗口。这些范围基于图像面板设计，其中相同颜色的子像素在x方向(相对于显示器的水平方向)上排列，诸如红色、绿色和蓝色的不同颜色的子像素在y方向(相对于显示器的垂直方向)上周期性地排列。这些范围还可应用于交替像素排列，例如pentile排列或具有多于三种不同颜色像素类型的其它显示器。
图7的显示系统40有效地生成期望的窄视角模式。为了向显示系统40添加广角模式的更多功能，可切换散射装置或漫射器可沉积在不可切换视差障壁的观看侧。因此，图8A-8D是示出图7的显示系统40(表示为显示系统40a-40d)的配置的图，还包括放置在视差障壁44的观看侧的可切换散射装置68。一般而言，在这些实施方式中，不可切换视差障壁44和可切换散射装置68和偏振器70、72(如果适用)的组合对应于图5A-5C中通常表示的光学组件34。为了便于说明，图8A-8D中的描述省略了图7中所示的层细节。
可切换散射装置68具有不散射或不漫射光的第一操作模式，从而使得显示系统40a-40d能够在窄视角模式下操作，使得第一图像在第一视角范围内可见，第二图像(可以不同于第一图像)在第二视角范围内可见。可切换散射装置68具有散射或漫射光的第二操作模式，其因此使得显示系统40a-40d能够在广角模式下操作以从所有视角观看单个图像。在广角观看模式下，图像的分辨率是电致发光显示器46的固有分辨率的100％。可切换散射装置68可以是偏振相关的，使得第一偏振状态的光被散射，与第一偏振状态不同的第二偏振状态的光不被散射。可切换散射装置68可以是偏振无关的，使得散射与非散射状态不依赖于入射光的偏振状态。
图8B-8D示出了偏振器的各种组合，其可以是线性或圆偏振器，与可切换散射器件68组合使用以增强给定应用所保证的性能。具体而言，在图8B的实施方式中，观看侧偏振器70沉积在可切换散射装置68上。在图8C的实施方式中，可切换散射器件68沉积在非观看侧偏振器72上。图8D的实施方式包括观看侧和非观看侧偏振器70和72，其中可切换散射装置68沉积在两个偏振器之间。
如上所述，可切换散射器件68(具有或不具有附加偏振器)和不可切换视差障壁44的组合总体上构成与图5A-5C的光学组件34相对应的可切换光学组件。圆偏振器实施方式的优点是，圆偏振器可以减少来自可切换散射装置、视差障壁和/或顶部发射电致发光显示器的环境反射。当环境光照(如办公室照明或阳光)较高时，减少环境反射对于提高图像质量(如对比度和色域)很重要。如本领域所知，圆偏振器是线性偏振器和用作四分之一波片(λ/4)的至少另一层的组合。四分之一波片(λ/4)可以形成为单层，或者可以使用多层延迟器来实现四分之一波片(λ/4)功能。四分之一波片(λ/4)的光轴与线性偏振器的透射轴成±45°。四分之一波片(λ/4)可以是本领域常规的拉伸聚合物膜，或者四分之一波片(λ/4)可以是已经聚合的反应性介晶层。当使用反应性介晶层时，则反应性介晶可沉积于用于将反应性介晶层的光轴定向于所需方向(即±45°)的取向层上。
图9A-9D是示出用于图8A-8D的显示系统中的可切换散射装置68的示例性配置的图，分别表示为可切换散射装置68a-68d。图9A示出可切换散射装置68a的基本配置，其中电光层74配置在观看侧基板76和非观看侧基板78之间。电光层74可以是液晶层。当电光层74是液晶层时，则取向层可用于形成90°扭曲向列(TN)层、垂直取向(VA)层或能够与偏振器组合调制光的任何其它常规液晶模式。如图9B所示，电极79和80可以设置在电光层74附近以切换电光层。电极可以图案化。如图9C和9D所示，第一和第二偏振器82和84可并入可切换散射装置中，其示出偏振器相对于其他层的替代位置。与传统偏振器相比，使用一个或多个内嵌偏振器作为偏振器82和84(即，内嵌意味着偏振器位于可切换散射器件的基板76和78之间)的优点在于，内嵌偏振器比传统偏振器薄得多(薄50-250μm)。一般来说，位于两个基板之间的一层(例如偏振器、相位延迟器)被认为是内嵌的。在图9C的实施方式中，只有观看侧偏振器82是内嵌偏振器，而在图9D的实施方式中，观看侧和非观看侧偏振器82和84都是内嵌偏振器。减小的厚度对于优化d2以优化窄视角模式下的视角很重要。当图9D的内嵌偏振器84是线性偏振器时，则非观看侧基板78可由具有相对于内嵌偏振器的透射轴定向为±45°的光轴的材料组成，使得基板78执行四分之一波片功能。执行四分之一波片功能的基板78和相关联的内嵌线性偏振器84的组合形成用于从观看方向入射的光的圆偏振器。
图10A和图10B是示出图7-9的实施方式的变形的图，其中不可切换视差光学组件44被合并在基板76和78之间的基板78的观看侧上，且在可切换散射装置68的电光层74的非观看侧。这实质上形成组合结构86，其将分离的不可切换视差光学组件和可切换散射装置的功能组合成两个基板76和78之间的更完整的结构。图10B结合顶发射电致发光显示器46和顶发射电致发光显示器46的相关组件更详细地示出了这些特征。本实施方式可允许比将不可切换视差障壁直接沉积在如图7和图8所示的封装层顶部的更具成本效益的制造方法。或者，在将整个组合结构86沉积到顶发射电致发光显示器46之前，可将不可切换视差障壁沉积在基板78的非观看侧。该实施方式还可允许比将不可切换视差障壁直接沉积在封装层顶部的更具成本效益的制造方法。组合的不可切换视差障壁/可切换散射装置86可使用粘合剂(未示出)以光学接触方式与顶发射电致发光显示器粘结。再次以图10B中的d3表示顶发射电致发光显示器的发射像素层与可切换散射装置内的视差障壁之间的距离。通常，在所有图中，顶发射电致发光显示器的发射像素层与视差光学组件之间的距离用d3表示。
上文参照图7-10描述了实现可在宽视角模式和窄视角模式之间切换的显示器的通用方法，基于将顶发射电致发光显示器与光学组件34组合，光学组件34由不可切换视差光学组件和可切换散射装置两者组成。另一种通用方法，如结合后续图所述，采用将顶发射电致发光显示器与光学组件34相结合，光学组件34配置为构成可切换视差光学组件的集成部件，其中，可切换视差光学组件可在具有交错的透射和非透射区域的视差障壁状态和不对图像光施加任何方向限制的广视角状态之间切换。
因此，图11A和图11B是示出了显示系统90的图，该显示系统90包括设置在顶发射电致发光显示器46的观看侧的可切换视差光学组件92。顶发射电致发光显示器46可以与先前的实施方式相比较地配置，其中可切换视差光学组件92构成结合图5A-5C引入的光学组件34。因此，顶发射电致发光显示器46可以包括封装层52、观看侧电极54、电致发光层56、非观看侧电极58和基板60。电致发光层56可以包括具有发射区域61与非发射区域62交错的像素阵列。不可切换视差光学组件86可使用粘合剂(未示出)以光学接触方式粘贴于顶发射电致发光显示器46。如在图11B中更详细的示出所示，可切换视差光学组件可以包括电光层94，其设置在观看侧基板96和非观看侧基板98之间。
顶发射电致发光显示器46的发射像素层与可切换视差光学组件92内的电光层94之间的距离表示为d3，因为电光层形成用于窄视角模式的诸如视差障壁的视差光学组件。如上所述，减小的d3厚度对于优化窄视角模式下的视角非常重要。可切换的视差光学器件92可在不定向地限制来自顶发射电致发光显示器的图像光的第一状态(广视角模式)和定向地限制来自顶发射电致发光显示器的图像光的第二状态(窄视角模式)之间切换。在图11B所示的窄视角模式下，可切换视差光学组件可以切换以形成包括透射区域100和非透射区域102交错的视差障壁，类似于先前实施方式的不可切换视差障壁的配置。或者，在窄视角模式(成像模式)中，可切换视差光学组件可以被切换以形成成像透镜阵列，该成像透镜阵列可以将不同图像的光导向不同的观看方向。或者，在窄视角模式下，可切换视差光学组件可以被切换以形成由非透射区域分开的成像透镜的阵列，以将不同图像的光导向不同的观看方向。或者，在窄视角模式下，可切换视差光学器件可以被切换以形成衍射结构的阵列，以将不同图像的光导向不同的观看方向。如上所述，电光层94还可以被切换到不引起视差的状态，其通过不定向地限制从显示器46发出的光来实现宽视角模式。
图12A和图12B是示出根据本发明的实施方式的显示系统的示例性配置的图，该显示系统包括与一个或多个偏振器结合的可切换视差光学器件。可以是线性或圆偏振器的偏振器与可切换视差光学组件92组合使用以增强给定应用所保证的性能。具体而言，在图12A的实施方式中，观看侧偏振器104沉积在可切换视差光学组件92的观看侧上。图12B的实施方式包括观看侧偏振器104和附加的非观看侧偏振器106，其中可切换视差光学组件92沉积在两个偏振器之间。参考图12A，如果可切换视差光学器件需要偏振光，则偏振器104可用于确保可切换视差光学组件92的正确运作。使用圆偏振器的优点是圆偏振器还可以减少来自可切换视差光学组件和/或顶发射电致发光显示器的环境反射。当环境光照(如办公室照明或阳光)较高时，减少环境反射对于提高图像质量(如对比度和色域)很重要。参考图12B，如果可切换视差光学器件需要偏振光，则还可以使用双偏振器104和106来确保可切换视差光学器件的正确运作。使用两个圆偏振器的优点是还可以减少来自可切换视差光学组件和/或顶发射电致发光显示器的环境反射。
图13A-13D是示出用于图11A-12B的显示系统中的可切换视差光学组件92的示例性配置的图，分别表示为可切换视差光学组件92a-92d。图13A示出可切换视差光学组件92a的基本配置，其中电光层94配置在图11B中所示的非观看侧基板98和观看侧基板96之间。如图13B所示，电极108和110可以配置在电光层94附近以切换电光层。电极可以被图案化，使得电光层可以被切换以形成组成视差障壁的透射区域和非透射区域。如图13C和13D示出了偏振器相对于其他层的替代位置，第一和第二偏振器112和114(线性或圆形)可并入可切换视差光学组件92中。参照图13C，可以将内嵌偏振器(线性或圆形)112设置在基板96和电光层94之间，且可以将偏振器114(线性或圆形)设置在基板98的非观看侧。参照图13D，内嵌偏振器(线性或圆形)112可以再次配置在基板96和电光层94之间，且偏振器114可以是配置在基板98和电光层94之间的另一个内嵌偏振器(线性或圆形)。如果图13D中所示的内嵌偏振器114是线性偏振器，则基板98可以包括具有与内嵌偏振器的透射轴成±45°角的光轴的材料，使得基板98执行四分之一波片功能。执行四分之一波片功能的基板98和相关联的内嵌线性偏振器114的组合形成用于从观看方向入射的光的圆偏振器。内嵌偏振器的优点相对于现有的偏振器，如图13C和13D所示，内嵌偏振器大体上比现有的偏振器薄(薄50-250μm)。减少的厚度对于优化d3以优化窄视角模式下的视角可能很重要。
图14A和14B是示出显示系统120a/120b的图，显示系统120a/120b包括与先前实施方式相比由像素排列上变化的顶发射电致发光显示器。图14A采用光学组件34a，与图10A和10B所示类似地，光学组件34a包含不可切换视差障壁44与可切换散射装置的组合，可切换散射装置的组合包括电光层74。图14B采用光学组件34b，其可比较地包含结合图11A和11B所述的可切换视差光学组件92。类似的原理可应用于其他实施方式。光学元件排列34a和34b配置在具有电致发光层124的顶发射电致发光显示器122上。与先前的实施方式相似地，电致发光层124可以包括具有发射区域126与非发射区域128交错的像素阵列。
图14A和14B的窄视角模式对于可以寻址到电致发光层124中的所有像素的图像具有窄角度观看范围。该配置允许单视角隐私模式，其中在受限视角范围内发射单个图像(与先前实施方式的双视角模式相比)。在图7、10B和11B的先前实施方式中，两个发射像素区域是为了视差障壁的每个透射区域而存在的。相反地，在图14A和14B的像素排列中，一个发射像素区域126是为了视差障壁的每个透射区域48/100而存在的(在可切换或不可切换的实施方式中)。因此，在图14A和14B的实施方式中，包括一个透射区域和一个非透射区域的视差障壁元件的间距p2可以与包括一个发射区域126和一个非发射区域128的像素间距p1的大小大致相同，大约在0.8到1.2倍的范围内。图14A和14B的顶发射电致发光显示器122和光学元件排列34a和34b可以与关于图8-13描述的实施方式相结合，以使显示系统能够在窄视角观看模式和广视角观看模式之间切换。
在图14A和14B中，窄视角可视范围内的图像的分辨率是电致发光显示器的固有分辨率的100％。换言之，窄视角模式是单视角模式，通过该模式可以在限定视角的给定范围内观察到一个独立图像。在广视角可视范围内的图像的分辨率也为电致发光显示器的固有分辨率的100％，只是图像的发射不受视角限制。
像素1的发射区域的第一(左)边缘与最近的视差障壁透射区域的第一(左)边缘之间的距离是s1。像素1的发射区域的第二(右)边缘与最近的视差障壁透射区域的第二(右)边缘之间的距离是s2。如果s1＝s2，则窄视角模式将大体关于轴上的位置对称。如果s1≠s2，则窄视角模式将关于轴上的位置不对称。与前面的实施方式类似，发射区域宽度a1可以在红色、绿色和蓝色像素之间变化。如果a1对于红色、绿色和/或蓝色像素具有不同的值，则透射障壁区域的宽度值a2也可能因红、绿和/或蓝像素而相应变化。对于a2来说，大宽度的优点是这样的宽度可以使图像更亮。小宽度a2的优点在于能够更好地控制观看窗口的角度(即，更好地控制可观看图像的角度方向)。因此，宽度a2被优化以在亮度和视角范围之间实现可接受的折中。
图15A和15B是示出使用一种具有光学组件的装置配置的光学模拟的图表，该光学组件如图14A和14B中类似地配置，其中图15A涉及顶发射装置，图15B涉及底发射装置。使用表示为像素间距p1的分数的以下参数来生成图15A中所示的窄视角模式。这些参数包括：像素间距＝p1μm；视差障壁间距p2＝p1μm；d3＝0.9*p1μm；光路长度d3＝d3*1.52μm；a1＝0.4*p1μm；a2＝0.25*p1μm；s1＝s2。图15A中所示的窄视角模式是期望的，因为图像不能在大入射角下观看(即，对于大于大约30°的视角，图像不可见)。由于d3的光路长度足够小，因此可以获得图15A所示的窄视角模式。图15A中的光路长度d3可以使用顶发射电致发光显示器与本发明所述的可切换光学组件组合来实现，所述可切换光学组件能够在宽视角模式和窄视角模式之间切换。
通过与图15B中所示的可比较的底部发射配置的比较来进一步说明图15A中所示的顶发射配置的有效性。使用以下参数生成图15B中所示的窄视角模式，这些参数再次被表示为像素间距p1的分数。这些参数包括：像素间距＝p1μm；视差障壁间距p2＝p1μm；d3＝1.9*p1μm；光路长度d3＝d3*1.52μm；a1＝0.4*p1μm；a2＝0.25*p1μm；s1＝s2。图15B中所示的窄视角模式是不期望的，因为可以以在大约30°-60°的范围内的大入射角观看图像。图15B所示的窄视角模式是由于光路长度d3太大而导致的。图15B中的光路长度d3可以使用底发射电致发光显示器与本文所述的可切换光学组件组合来实现，所述可切换光学组件能够在宽视角模式和窄视角模式之间切换。因此，图15A和图15B的比较示出了当根据本发明的实施方式使用光学组件时，顶发射器件相对于底发射器件的优越性能。
总的来说，可采用各种参数范围，在该范围内可实现用于顶发射电致发光显示器的用于单视角模式(如图15A所示)的取决于可接受角度的观看窗口。总的来说，0.2<(d3/p1)<2.0，优选0.4<(d3/p1)<1.4，其中d3是发射像素层和视差障壁层之间的距离，p1是像素间距。总的来说，0.1<(a2/p1)<0.8，优选0.2<(a2/p1)<0.6，其中a2是视差障壁孔的宽度。总的来说，0.1<(a1+a2)/p1<1.3，优选0.3<(a1+a2)/p1<0.8，其中a1是发射像素孔的宽度。总的来说，0.05<a1/p1<0.95，优选0.1<a1/p1<0.5。上述范围可单独使用或以其任意组合来实现用于单视角模式的取决于可接受角度的观看窗口。这些范围基于图像面板设计，其中相同颜色的子像素在x方向(相对于显示器的水平方向)上排列，诸如红色、绿色和蓝色的不同颜色的子像素在y方向(相对于显示器的垂直方向)上周期性地排列。然而，这些范围还可应用于交替像素排列，例如pentile排列或具有多于三种不同颜色像素类型的其它适合的显示结构。
图16是示出在显示系统的两个不同空间区域中具有不同视角模式的示例性显示系统130的图。可以使用前述的实施方式实现这些观看模式。一般而言，显示系统130至少包括可在第一观看模式下操作的第一空间区域132和可在与第一观看模式不同的第二观看模式下操作的第二空间区域134。在图16的具体示例中，显示系统130的第一空间区域132被配置成显示窄视角模式作为第一观看模式，显示系统130的第二空间区域134被配置为显示宽视角模式作为与第一观看模式不同的第二观看模式。可以采用被配置为以不同显示模式操作的不同空间区域的其他配置。
窄视角模式可以是向不同视角发射不同图像的双视角模式，或者是在窄视角内发射单个图像的单视角模式。如果窄视角模式位于显示器的一个以上的空间区域中，则每个窄视角模式可以在双视角模式和/或单视角模式中操作。为了在显示系统的不同空间区域中配置至少两种不同的观看模式，沉积在顶发射电致发光显示器的观看侧上的可切换光学装置(例如，如上所述的可切换散射装置或可切换视差光学组件)可以具有可独立驱动的图案化电极。另外，用于顶发射电致发光显示器的图像控制电子设备将正确的图像数据寻址到正确的像素，从而通过光学组件将正确的图像转向到期望的视角范围内。
图17是示出了包括任何实施方式涉及的光学组件34的示例性显示系统140的操作部分的框图，并且进一步示出了图像显示控制。电子控制器142使用可存储在图像数据存储器144中的图像数据来寻址顶发射电致发光显示器146的像素，所述顶发光电致发光显示器146使用列驱动器148和行驱动器150的现有有源矩阵排列，所述列驱动器148和行驱动器150根据来自观看模式选择器154的输入来驱动像素阵列152。图像数据存储器144可以是本领域中已知的任何合适的非暂时性计算机可读介质，电子控制器142和观看模式选择器152可以是任何合适的电子控制装置，例如微型计算机、微处理器、CPU等。
控制器142还根据来自观看模式选择器154的输入，经由现有的有源矩阵、现有的无源矩阵或现有的直接驱动方案对任何实施方式涉及的光学装置34的电极进行寻址。观看模式选择器154可以经由自动输入(例如图像内容)或手动控制的输入(例如按钮或触摸屏)来激活。观看模式选择器154向控制器142提供信息以选择期望的观看模式(宽或窄)，如上面关于图16所述，可以在显示系统的一个或多个特定空间区域内采用该观看模式。控制器142同时将正确的图像数据寻址到顶发射电致发光显示器146的正确像素，并寻址光学组件34的电极，以在显示器的正确空间位置激活正确的观看模式(宽或窄)。
以下附图示出了根据本发明的实施方式可以采用的某些变型和参数。
图18A是示出显示系统160的示例性实施方式的图，显示系统160包括粘贴在具有光学透明粘结层166的顶发射电致发光显示器164的观看侧42上的可切换视差光学组件162。图18A的显示装置具有宽视角模式和窄视角模式。宽视角模式可实现100％的图像分辨率。如上述，窄视角模式可以使用双视角模式或单视角模式。从观看侧来看，图18A中所示的可切换视差光学组件162包括：线性偏振器104(第一偏振器)，其传输轴定向在
Figure BDA0002625472170000251
基板96(观看侧可切换视差光学基板)；电极层108(其可以以先前描述的方式图案化以实现宽模式和窄模式，还实现了宽模式和窄模式能够在显示器的不同空间区域同时被激活)；第一LC取向层200，其被配置成使液晶分子在基板的平面中取向(水平取向)，并沿由
Figure BDA00026254721700002610
或
Figure BDA00026254721700002611
决定的方向取向；液晶层94；第二LC取向层201，其被配置成使液晶分子在基板的平面中取向(水平取向)，并以由
Figure BDA00026254721700002612
决定的方向取向；电极110(其可以以先前描述的方式图案化以实现宽模式和窄模式，还实现了宽模式和窄模式能够在显示器的不同空间区域同时被激活)；内嵌线性偏振器114(第二偏振器)，其传输轴定向为
Figure BDA00026254721700002613
内嵌四分之一波片(λ/4)203，其光轴定向为
Figure BDA00026254721700002614
Figure BDA00026254721700002616
第三取向层202，其被配置为使内嵌的四分之一波片203以指向
Figure BDA00026254721700002615
的方向在基板的平面中取向(水平取向)；以及基板98(非观看侧可切换视差光学基板)。用于内嵌偏振器114的取向层(未示出)可沉积在内嵌四分之一波片的观看侧，并用于在x°+90°方向上取向内嵌偏振器114。内嵌线性偏振器114和内嵌四分之一波片203组成圆偏振器。可切换视差光学组件的电极108、110以先前描述的方式图案化，使得对液晶层94施加合适的电压时可以形成具有透射和非透射区域的视差障壁。可切换视差光学组件的电极108、110可以以先前描述的方式来图案化，以实现宽模式和窄模式能够在显示器160的不同空间区域中同时被激活。当不对液晶层施加电压时，液晶层94形成90°扭曲向列相层，因此传输由顶发射电致发光显示器164发射的光。对液晶层94施加适当的电压导致吸收由顶发射电致发光显示器164发射的光，实现视差障壁的非透射区域。
图18B是示出图18A的实施方式的显示系统160a的变形的图。在图18B的实施方式中，改变了可切换视差光学162内的非观看侧电极110的位置。与图18B相比，图18A的实施方式的优点是可切换视差光学组件的工作电压更低，因为在内嵌λ/4波片203和取向层202之间电压没有下降，而图18B的实施方式相对于图18A的实施方式的优点是易于制造。
图19A是示出显示系统170的示例性实施方式的图，显示系统160包括粘贴在具有光学透明粘结层176的顶发射电致发光显示器174的观看侧42上的可切换视差光学组件172。图19A的显示装置具有宽视角模式和窄视角模式。宽视角模式可实现100％的图像分辨率。如上述，窄视角模式可以使用双视角模式或单视角模式。图19A中的显示设备170与图18A中的显示系统160之间的主要区别在于，在图19A的实施方式中，光轴定向为
Figure BDA0002625472170000273
的四分之一波片(λ/4)203不内嵌。非观看侧可切换视差光学基板204包括具有光轴定向为
Figure BDA0002625472170000272
的偏振材料，使得非观看侧可切换视差光学基板204执行四分之一波片(λ/4)功能。用于内嵌偏振器114的取向层(未示出)可沉积在四分之一波片基板的观看侧，并用于在x°+90°方向上取向内嵌偏振器114。与图18A相比，图19A的实施方式的优点是由于更少的材料和处理步骤而降低了制造成本。
图19B是示出图19A的实施方式的显示系统170a的变型的图。在图19B的实施方式中，改变了非观看侧电极110的位置。用于内嵌偏振器114的取向层(未示出)可沉积在电极110的观看侧。与图19B相比，图19A的实施方式的优点是可切换视差光学组件的工作电压较低，因为在内嵌偏振器114上电压没有下降，而图19B实施方式相对于图19A的实施方式的优点是易于制造。与图18B相比，图19B的实施方式的优点是由于更少的材料和处理步骤而降低了制造成本。
图20A是示出显示系统180的示例性实施方式的图，显示系统160包括粘贴在具有光学透明粘结层186的顶发射电致发光显示器184的观看侧42上的可切换视差光学组件182。显示系统180具有宽视角模式和窄视角模式，并且宽视角模式能够实现图像的100％分辨率。如上述，窄视角模式可以使用双视角模式或单视角模式。从观看侧看，图20A中所示的可切换视差光学组件182包括：线性偏振器104，其透射轴定向为
Figure BDA0002625472170000288
基板96(观看侧可切换视差光学基板)；电极层108；LC取向层200，其被配置为使液晶分子在基板的平面内取向(水平取向)，并以由
Figure BDA00026254721700002810
或
Figure BDA0002625472170000289
决定的方向取向；液晶层94；LC取向层201，其被配置为使液晶分子在基板的平面内取向(水平取向)，且取向为
Figure BDA00026254721700002811
电极110(可以以先前描述的方式被图案化以实现宽模式和窄模式，并且还实现了宽模式和窄模式能够在显示器的不同空间区域中同时被激活)；线性偏振器205，其透射轴定向为x°+90°，该线性偏振器还用作可在其上沉积其他层的基板；取向层202，其被配置为使四分之一波片206在基板的平面内以
Figure BDA00026254721700002812
指向的方向取向(水平取向)；四分之一波片(λ/4)206的光轴定向为x°±45°。线性偏振器205和四分之一波片206组成圆偏振器。可切换视差光学组件的电极108、110以先前描述的方式图案化，使得对液晶层94施加合适的电压时可以形成具有透射和非透射区域的视差障壁。可切换视差光学组件的电极108、110可以以先前描述的方式来图案化，以实现宽模式和窄模式能够在显示器的不同空间区域中同时被激活。当不对液晶层施加电压时，液晶层94形成90°扭曲向列相层，因此传输由顶发射电致发光显示器184发射的光。对液晶层94施加适当的电压导致吸收由顶发射电致发光显示器184发射的光，实现视差障壁的非透射区域。与先前的实施方式相比，本实施方式的优点在于，图20A(和下面描述的图20B)的实施方式可以提供更强的隐私性，因为线性偏振器基板205可能具有比内嵌偏振器114更高的二向色比。
图20B是示出图20A的实施方式的显示系统180a的变型的图。在图20B的实施方式中，四分之一波片(λ/4)206不再需要取向层。
因此，本发明的一个方面是一种多模式显示装置，其被配置成用于增强非定向(公共)观看模式和一个或多个定向(窄)观看模式的性能。在示例性实施方式中，该显示装置包括设置在顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换光学组件。该可切换光学组件包括：包含一种电光材料的可切换视差层或者不可切换视差层的其中一个，不可切换视差层与包含电光材料且配置在不可切换视差层的观看侧的可切换散射装置组合。切换可切换光学组件以在非定向和定向观看模式之间重新配置显示装置。显示装置可以单独地或组合地包括以下特征中的一个或多个。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，电光材料是液晶材料。
在该显示设备的一个示例性实施方式中，可切换光学组件包括寻址以切换可切换光学组件的图案化电极。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，可切换散射装置包括设置在电光材料的观看侧和/或非观看侧的至少一个偏振器，其中所述至少一个偏振器是线性偏振器和/或圆偏振器。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，至少一个偏振器是线性偏振器，其为配置在可切换光学组件的基板之间的内嵌偏振器。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，该显示装置还包括配置在所述可切换光学组件的基板之间的内嵌四分之一波片。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，该显示装置还包括设置在可切换光学组件的基板的外表面上的四分之一波片。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，可切换光学组件的基板包括四分之一波片。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，可切换视差层或不可切换视差层的间距约为顶发射电致发光显示器的像素间距或子像素间距的两倍。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，可切换视差层或不可切换视差层的间距具有与顶发射电致发光显示器的像素间距或子像素间距大致相同的间距。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，视差光学组件的透射和/或非透射区域以预定方式相对于顶发射电致发光显示器的像素区域横向取向。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，横向取向作为顶发射电致发光显示器中的横向距离的函数而变化。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，至少满足以下范围之一：0.1<(d3/p1)<2.5，0.2<(a2/p1)<1.5和/或0.3<(a1+a2)/p1<1.9；其中：d3是顶发射电致发光显示器的电致发光层与可切换视差层或不可切换视差层的表面之间的距离；p1是像素间距；a1是电致发光层的发射区域的宽度；a2是当切换到定向模式时不可切换视差层或可切换视差层的透射区域的宽度。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，至少满足以下范围之一：0.2<(d3/p1)<2.0，0.1<(a2/p1)<0.8，0.1<(a1+a2)/p1<1.3和/或0.05<a1/p1<0.95；其中：d3是顶发射电致发光显示器的电致发光层和可切换视差层或不可切换视差层的表面之间的距离；p1是像素间距；a1是电致发光层；a2是当切换到定向模式时不可切换视差层或可切换视差层的透射区域的宽度。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，该可切换光学组件能够在非定向观看模式和根据视角发射图像光的定向观看模式之间切换显示装置。
在该显示装置的示例性实施方式中，定向观看模式包括：双视角模式，其中第一图像在第一视角范围内发射，第二图像在与第一视角范围不同的第二视角范围内发射；和/或单视角模式，其中在与非定向模式相比为窄视角的范围下发射单个图像。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，显示装置还包括用于选择显示系统的观看模式的观看模式选择器、存储图像数据的图像数据存储器和电子控制器；其中，电子控制器被配置成将图像数据寻址到顶发射电致发光显示器的像素，且被配置成寻址可切换光学组件的电极，使得根据由观看模式选择器选择的观看模式显示图像数据。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，控制器被配置成同时将图像数据寻址到顶部发射电致发光显示器的像素和可切换光学组件的电极，使得在显示设备的第一空间区域中激活宽视角模式，并且在显示设备的与第一空间区域不同的第二空间区域中激活窄视角模式。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，顶发射电致发光显示器是有机发光二极管显示器、量子点显示器、量子棒显示器和/或无机发光二极管显示器。
在该显示装置的一个示例性实施方式中，该显示装置包括设置在顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换视差光学组件；其中该可切换视差光学组件从观看侧起包括：具有第一取向方向的线性偏振器；具有平行于或垂直于第一取向方向的第二取向方向的第一取向层；可切换的液晶层；具有垂直于第二取向方向的第三取向方向的第二取向层；线性偏振器，其具有垂直于第一取向方向的第四取向方向；以及指向与第四取向方向成45°角方向四分之一波片。
尽管已经相对于一个或多个特定实施方式示出和描述了本发明，但是明显地，在阅读和理解本说明书和附图之后，本领域的其他技术人员将想到等效的变更和修改。特别地，关于由上述元件(组件，部件，装置，组合物等)执行的各种功能，用于描述这些元件的术语(包括对“手段”的引用)旨在相对应，除非另有说明，对于执行所述元件的指定功能的任意元件(即，功能上等效)，即使在结构上不等同于执行在此示出的示例性实施方式或本发明的实施方式中的功能的公开结构。另外，尽管以上可能仅针对几个示出的实施方式中的一个或多个描述了本发明的特定特征，但是这种特征可以与其他实施方式的一个或多个其他特征组合，这对于任何给定或特定应用可能是所期望的并且是有利的。
工业适用性
本发明的实施方式涉及许多显示装置的配置和操作，其中期望依赖于视角的多种观看模式。此类设备的例子包括移动电话、个人数字助理(PDA)、平板电脑、笔记本电脑、电视、公共信息显示器、汽车显示器等，其中移动电话包括智能手机。
附图标记说明
2-棒状物体
3-取向层
4-观看方向
6-通用LCD装置
10a-现有底发射电致发光显示器
10b-现有底发射电致发光显示器
10c-现有顶发射电致发光显示器
10d-现有顶发射电致发光显示器
12-观看侧
14-基板
16-观看侧电极
18-电致发光层
20-非观看侧电极
22-封装层
30-显示系统
32-观看侧
34/34a/34b-可切换光学组件
36-顶发射电致发光显示器
40/40a-d顶发射电致发光显示器
42-观看侧方向
44-视差障壁
46-顶发射电致发光显示器
48-非透射区域
50-透射区域
52-封装层
54-观看侧电极
56-电致发光层
58-非观看侧电极
60-基板
61-发射区域
62-非发射区域
68/68a～d-可切换散射装置
70-观看侧偏振器
72-非观看侧偏振器
74-电光层
76-观看侧基板
78-非观看侧基板
79-第一电极
80-第二电极
82-第一偏振器
84-第二偏振器
86-视差光学组件和散射装置的组合
90-显示系统
92/92a～d-可切换视差光学组件
94-电光层
96-观看侧基板
98-非观看侧基板
100-透射区域
102-非透射区域
104-观看侧偏振器
106-非观看侧偏振器
108-电极
110-电极
112-第一偏振器
114-第二偏振器
120a/120b-显示系统
122-顶发射电致发光显示器
124-电致发光层
126-发射区域
128-非发射区域
130-显示系统
132-第一空间区域
134-第二空间区域
140-显示系统
142-电子控制器
144-图像数据存储器
146-顶发射电致发光显示器
148-列驱动器
150-行驱动器
152-像素阵列
154-观看模式选择器
160/160a-显示系统
162-可切换视差光学组件
164-顶发射电致发光显示器
166-粘结层
170/170a-显示系统
172-可切换视差光学组件
174-顶发射电致发光显示器
176-粘结层
180/180a-显示系统
182-可切换视差光学组件
184-顶发射电致发光显示器
186-粘结层
200-取向层
201-取向层
202-取向层
203-内嵌四分之一波片
204-四分之一波片基板
205-线性偏振基板
206-四分之一波片

Claims (20)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
可切换光学组件，其设置在顶发射电致发光显示器的观看侧；
所述可切换光学组件包括以下两者之一：可切换视差层或不可切换视差层，所述可切换视差层包含电光材料，所述不可切换视差层与包含所述电光材料且配置在所述不可切换视差层的观看侧的可切换散射装置相组合。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，
所述电光材料是液晶材料。
3.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，
所述可切换光学组件包括图案化电极，所述图案化电极被寻址以切换所述可切换光学组件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述可切换散射装置包括设置在电光材料的观看侧和/或非观看侧的至少一个偏振器，所述至少一个偏振器是线性偏振器和/或圆偏振器。
5.根据权利要求4所述的显示装置，其特征在于，
所述至少一个偏振器是线性偏振器，所述线性偏振器是配置在所述可切换光学组件的基板之间的内嵌偏振器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述显示装置还包括配置在所述可切换光学组件的基板之间的内嵌四分之一波片。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述显示装置还包括设置在所述可切换光学组件的基板的外表面上的四分之一波片。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述可切换光学组件的基板包括四分之一波片。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述可切换视差层或所述不可切换视差层的间距为所述顶发射电致发光显示器的像素间距或子像素间距的两倍。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述可切换视差层或所述不可切换视差层的间距具有与所述顶发射电致发光显示器的像素间距或子像素间距相同的间距。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述视差光学组件的透射区域和/或非透射区域以预定方式相对于所述顶发射电致发光显示器的像素区域横向取向。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其特征在于，
所述横向取向随所述顶发射电致发光显示器中的横向距离的函数而变化。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述显示装置至少满足以下范围之一：0.1<(d3/p1)<2.5，0.2<(a2/p1)<1.5和/或0.3<(a1+a2)/p1<1.9；
其中：d3是所述顶发射电致发光显示器的电致发光层与所述可切换视差层或所述不可切换视差层的表面之间的距离；
p1是像素间距；
a1是电致发光层的发射区域的宽度；
a2是当切换到定向模式时不可切换视差层或可切换视差层的透射区域的宽度。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述显示装置至少满足以下范围之一：0.2<(d3/p1)<2.0，0.1<(a2/p1)<0.8，0.1<(a1+a2)/p1<1.3和/或0.05<a1/p1<0.95；
其中：d3是所述顶发射电致发光显示器的电致发光层与所述可切换视差层或所述不可切换视差层的表面之间的距离；
p1是像素间距；
a1是电致发光层的发射区域的宽度；
a2是当切换到定向模式时不可切换视差层或可切换视差层的透射区域的宽度。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述可切换光学组件能够在非定向观看模式和根据视角发射图像光的定向观看模式之间切换所述显示装置。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其特征在于，
所述定向观看模式包括：双视角模式，其中第一图像在第一视角范围内发射，第二图像在与所述第一视角范围不同的第二视角范围内发射；和/或
单视角模式，其中在与非定向模式相比为窄视角的范围下发射单个图像。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的显示装置，其特征在于，还包括：
观看模式选择器，其用于选择所述显示系统的观看模式，
图像数据存储器，其存储图像数据，以及
电子控制器；
其中所述电子控制器被配置为将所述图像数据寻址到所述顶发射电致发光显示器的像素，且被配置为寻址所述可切换光学组件的电极，使得所述图像数据根据由所述观看模式选择器选择的观看模式显示。
18.根据权利要求17所述的显示装置，其特征在于，
所述控制器被配置为同时将图像数据寻址到所述顶发射电致发光显示器的像素和所述可切换光学组件的电极，使得在所述显示装置的第一空间区域中激活宽视角模式，且在所述显示装置的、与所述第一空间区域不同的第二空间区域中激活窄视角模式。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的显示装置，其特征在于，
所述顶发射电致发光显示器是有机发光二极管显示器、量子点显示器和/或无机发光二极管显示器。
20.一种显示装置，其特征在于，
其包括设置在顶发射电致发光显示器的观看侧的可切换视差光学组件；
所述可切换视差光学组件从观看侧开始包括：
线性偏振器，其具有第一取向方向；
第一取向层，其具有平行于或垂直于所述第一取向方向的第二取向方向；
可切换液晶层；
第二取向层，其具有垂直于所述第二取向方向的第三取向方向；
线性偏振器，其具有垂直于所述第一取向方向的第四取向方向；以及
四分之一波片，其指向与所述第四取向方向成45°角的方向。
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